全球宽带提速的浪潮早已到来，4K/8K超高清视频、虚拟现实、智慧家庭和物联网等应用于将沦为人们日常生活与工作的一部分，更加多的国家都早已或计划提升宽带接入速率。目前，全球有数多达50家运营商正在获取千兆宽带业务，在韩国、美国和中国香港等地区，运营商更加早已针对企业和家庭用户通车了2G乃至10G的业务；在中国，2013年国务院公布了国家宽带战略计划到2020年使繁盛城市家庭用户的终端速率超过1Gb/s；在欧盟和美国，各国政府也在加快提高国家基础比特率，或者给与宽带发展以较小的反对。 单波高速：下一代PON关键技术 随着用户终端比特率市场需求的大大减小，当前主流接入网系统架构PON（无源光网络）网络也在大大升级。
尼尔森诺曼公司的牵头创始人JakobNielsen博士于1998年明确提出知名的尼尔森定律（NielsensLaw）：用户比特率将以每年50%的速率快速增长。从1983年到2014年的统计资料结果来看，比特率快速增长趋势很好地与该定律相符。按此规律回溯，到2020年，用户比特率将不会超过1.6G。
如果按PON网络常用的1:64分光比来计算出来，当前主流PON系统的比特率预计将符合没法用户的市场需求。 现阶段，GPON、EPON正在大规模批量部署，XG-PON1、10G-EPON也早已开始小规模商用。
PON系统国际标准的主要阵营还包括FSAN主导的ITU-T系列GPON标准，以及IEEE主导的802.3系列EPON标准。其中，ITU-TGPON标准系列早已从GPON、XG-PON1发展到NG-PON2。当前NG-PON2的标准体系已具体使用TWDM-PON系统架构，单波速率为10G，通过使用4波或8波来构建总系统容量40G或80G。
比较标准前进较慢的ITU-T阵营，IEEE802.3系列标准制订则稍微迟缓，EPON及10G-EPON标准先后于2004年和2009年公布，而与NG-PON2通信容量对应的NG-EPON标准还正处于早期阶段。2015年7月，NG-EPONCFI（callforinterest）月通过，正式成立了研究小组（StudyGroup），并在2015年9月底公布了NG-EPON标准目标。目前，NG-EPON目标早已定义了几种方案，还包括单波25G上下行和N25G上下行，主要调制格式技术还包括NRZ（非一回合码）、Duo-Binary（双二进制编码）和PAM4（4阶脉冲幅度调制编码）等。 当前，虽然很多候选技术还在研讨和较为当中，但单波速率多达10G已基本达成协议完全一致，目标演变方向主要是单波速率25G。
而在整个PON系统中，针对家庭用户终端，单波25GPON可以作为主流技术；而对于政企用户，由于其比特率市场需求更大，可以在单波25G的基础上，通过波长变换构建225G或425G的更加高带宽。ITU-TGPON标准阵营预计将在2016年2季度启动单波25G标准的立项辩论。 由以上分析可见，单波25G早已沦为光终端的一个最重要节点速率，还包括华为在内，业界在前期410GTWDMPON的研究过程中早已累积了不少多波变换技术，因此，当前单波25G技术的构建沦为了100GPON的关键。 单波高速PON技术的挑战 在光终端领域，运营商的主要表达意见是在比特率升级的同时，还能器重既有的光纤网络，由于ODN（光配线网络）链路牵涉到基础设施施工，可玩性大、成本高，其建设成本占到了整个PON网络部署的大部分。
因此，运营商在下一代PON网络升级时，对于不改动ODN链路都有反感的表达意见。当前ODN链路一般必须反对最多20Km光纤、1:32分光器，因此，单波高速PON的主要挑战将集中于在色散、功率支出以及速率自由选择方面。 色散难题：在单波10G及以下速率中，由于NRZ的结构非常简单、成本低等特性，EPON、10G-EPON、GPON、XG-PON1和NG-PON2皆使用了该调制格式，此时色散不是PON网络面对的主要问题。
而单波速率超过或多达25G时，NRZ调制格式的色散容限无法符合传纤20Km拒绝。有两种方法可以解决问题此问题，一是使用零色散的O波段（光纤零色散区域），但此波段已被EPON和GPON闲置，在PON网络多代并存场景下无法使用；二是使用电色散补偿方法，其中引进低色散容限的调制格式或电平衡算法是较为不切实际的作法。 功率支出紧绷：PON网络是一个点到多点系统架构，由于ODN链路中分光器会引进较小的额外插损，使得功率支出沦为PON网络面对的较小挑战。一般可通过减小发送到光功率和提升接收灵敏度的方法构建，目前主流的探测器以PIN（光电二极管）和APD（雪崩光电二极管）居多。
在PON系统中，由于较高的功率支出拒绝，主要以APD为光接管器件。APD的接收灵敏度与信号速率有显著的关系，当信号速率由10Gb/s提高到25Gb/s时，接收机的接收灵敏度不会有4dB的上升，如果没补偿措施，不会带给系统链路功率支出上升。
目前的25GAPD芯片技术和ROSAPCB技术还不成熟期，仅有少数供应商宣告享有该技术，并且价格昂贵，低成本25GPON系统的光发送器件将是业界被迫面对的问题。 速率自由选择：在单波多达10G速率后，不会遇上色散后遗症和功率支出严重不足等问题的阻碍，而且速率越高，色散对系统的影响越大，系统功率支出也不会就越紧绷。相对于单波10G，单波25G可以使用Duo-binary、PAM4和NRZ+DSP等多种方案来解决问题上述问题，这几种方案都归属于多阶调制，编解码比较比较简单，对器件拒绝也不低。
而对于单波40G来说，由于单波数据速率提升，其代价是必须更为简单的高阶调制或更为简单的DSP算法，且不会面对更为紧绷的功率支出。理论分析及建模指出，单波40G模式难以达到当前10G-EPON的几种功率支出等级拒绝。
而与之适当的是，当前业界25G的各项电路技术都早已渐趋成熟期，比如25G激光驱动器、25G跨阻放大器和25G数据时钟恢复电路等等。 基于以上分析，华为将下一代单波高速速率探讨在25G上，通过多波长变换最后可以超过50G、100G或者200G的系统速率。
3种单波高速方案解析 单波25GNRZ方案 由于NRZ调制格式非常简单，在EPON、10G-EPON、GPON、XG-PON1和NG-PON2系统中均使用了该调制格式。在单波25G速率下，若使用O波段传输，NRZ格式的光信号的色散容限可以符合传纤20Km的市场需求；但如果使用C或L波段（光纤于是以色散区域），由于色散容限过于，单波25GNRZ方案将无法符合PON系统常规的20Km传纤市场需求。
在此场景下，须要通过光学或电学方式展开色散补偿，还包括在发送到末端使用25G电吸取调制激光器和在接收端使用25GAPD接收机。虽然该方案下的PON光模块结构非常简单，但25G光器件成本较为低，且色散容限过于是此方案的仅次于弊端，解决问题该弊端的方法是在接管外侧使用DSP算法对色散展开补偿。如果算法优化得宜，10G光器件甚至可以在接管外侧代替25G光器件，而且由器件比特率严重不足引起的信号畸变也可通过算法悉数补偿。
单波25GDuo-Binary方案 Duo-Binary称作双二进制，其通过产生3个电平使得自身频谱比较NRZ频谱减少一半，对应的色散容限可提高2.5倍。根据眼图有所不同，可将Duo-Binary分成两种：一种是ElectricalDuo-Binary，全称为EDB；另一种是OpticalDuo-Binary，全称为ODB。
其中EDB是一种常规的3电平双二制调制格式，眼图为3个电平，拼成制备两个眼睛；而ODB则是在电域产生3电平双二进制信号之后，再行通过电光振幅调制器将上下两个眼分别调制在有所不同的振幅上，构成类似于NRZ但又不等同于NRZ的ODB眼图。ODB调制格式由于在光振幅上构成翻转，起着色散抵销起到，因此享有更佳的色散容限。
由EDB和ODB可构成两种平面25GPON系统。在第一种形式中，上下行链路都使用EDB调制格式。考虑到PON系统中ONU外侧成本较为脆弱，可只在OLT发送到外侧使用25G光器件的EDB调制，而在ONU发送到外侧使用10G光器件产生EDB格式的下行信号。
由器件比特率容许引起的下行信号的畸变，可在成本不脆弱的OLT接管外侧通过更加简单的电域算法展开补偿。在第二种形式中，上行链路使用ODB调制格式，在OLT发送到外侧通过使用马赫曾德调制器（MZM）在产生的3电平基础上展开振幅调制，构成ODB信号。而在ONU接管外侧只必须使用类似于NRZ的两电平裁决接管，可很大地修改接管电路，减少ONU成本。下行调制方案与第一种形式完全一致，即在ONU发送到外侧使用10G光器件产生3电平EDB信号。
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